[實用新型]單激勵超聲橢圓振動砂輪修整裝置

有效

• 申請號: 201420763685.0
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN204262982U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 趙曦;殷振;李華;曹自洋;汪幫富;吳永芝;李艷;莊孝斌;朱淑梅;徐帖
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: B24B53/06
• 分類號: B24B53/06;B06B1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及到金剛石砂輪和CBN砂輪等密實型超硬砂輪的精密高效修整裝置，尤其是涉及一種利用單激勵超聲橢圓振動的砂輪修整裝置。

背景技術

高強度、高硬度密實型砂輪采用傳統的修整方法很難達到理想的砂輪表面質量和修整效率。采用普通修整方法，修整刀具和砂輪磨損快，修整效率低，砂輪表面質量無法保證，修整成本高。針對各種硬脆材料加工對象開發的密實型金剛石砂輪修整技術，雖然在一定程度上解決了砂輪的修整問題，但仍存在著修整精度和修整效率低或修整設備昂貴、使用維護不便等局限性。

超聲橢圓振動在超聲振動切削、超聲焊接、超聲研磨、超聲拋光、直線超聲電機和旋轉超聲電機等領域具有較廣泛的應用。目前研究人員大多采用縱向振動、扭轉振動、彎曲振動和徑向振動中的兩種振動形式進行復合來產生超聲橢圓振動，需要采用兩組或兩組以上的壓電陶瓷片來激發產生具有一定相位差的兩個或多個振動模態，還必須為每組壓電陶瓷片配備一路超聲驅動電源信號，且需要控制各路超聲驅動電源信號之間的相位差，超聲振動系統和控制系統結構復雜，制造難度大、控制難度高、生產成本高、不易實現微型化、工作性能不夠穩定，這些問題制約了超聲橢圓振動換能器在工業生產中的應用與推廣。

為了克服現有普通修整技術中存在的不足，并充分發揮單激勵超聲橢圓振動的優勢，公開號為CN102120302?A的專利文獻公開了“一種單激勵橢圓超聲振動修整裝置”，提出了一種由圓柱端、矩形連接部分和有斜坡結構振動變換端三段構成的復合型橢圓振動變幅桿。該裝置在一定程度上能夠提高砂輪修整的效果，但是由于該裝置彎曲振動幅值較小，其修整效果提高不夠明顯，為了進一步提高單激勵超聲橢圓振動修整效果，充分發揮單激勵超聲橢圓振動的優勢，本實用新型研究了一種新型的單激勵超聲橢圓振動砂輪修整裝置。

發明內容

本實用新型提供了一種新型的單激勵超聲橢圓振動砂輪修整裝置，目的是為了克服現有普通修整技術和現有單激勵超聲橢圓振動修整裝置中存在的不足、降低密實型超硬砂輪的修整成本、提高超聲橢圓振動砂輪修整裝置的工作效率和修整效果。

單激勵超聲橢圓振動砂輪修整裝置，包括殼體單元、置于殼體單元內的超聲振動換能器、橢圓振動模態轉換器、設置在橢圓振動模態轉換器前端的金剛石筆、與殼體單元聯接的支撐架和設置在支撐架上的高度調節裝置；所述的殼體單元包括前擋板、外套筒和后擋板；所述的超聲振動換能器外輪廓為圓柱形，其包括螺栓及依次套設在螺栓上的后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板，前蓋板上設置有與殼體單元聯接用的法蘭盤，后蓋板和前蓋板通過螺栓將后蓋板、壓電陶瓷片、電極片和前蓋板聯接壓緊，構成了超聲振動換能器的能量轉換部分，可將超聲電源輸出的超聲電信號轉換為超聲振動換能器的縱向超聲振動。

所述的橢圓振動模態轉換器與前蓋板制作成一個整體設置在前蓋板的前端，或者將橢圓振動模態轉換器焊接設置在前蓋板的前端。所述的橢圓振動模態轉換器為斜楔形結構，斜楔形結構橢圓振動模態轉換器原整體為長方體，沿超聲振動換能器軸線方向其一側被切割掉一部分后形成斜楔形結構，形成斜楔形的兩個側面中，未被切割的一側面平行于超聲振動換能器軸線，被切割過的另一側面與超聲振動換能器軸線成3-30度夾角。在橢圓振動模態轉換器與超聲換能器前蓋板的聯接處設有過渡圓弧。斜楔形結構橢圓振動模態轉換器中兩個近似梯形的側面與待修整砂輪的軸線平行。

橢圓振動模態轉換器設置在超聲振動換能器前端后構成的組合件稱為單激勵超聲橢圓振動換能器，使橢圓振動模態轉換器成為斜楔形結構的目的是為了改變單激勵超聲橢圓振動換能器的振動模態，使其縱向振動模態頻率和彎曲振動模態頻率接近或相等；由于斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的存在，超聲振動換能器產生的縱向超聲振動在傳遞到斜楔形結構橢圓振動模態轉換器后，在斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的末端分解為一部分縱向振動分量和一部分彎曲振動分量，且兩振動分量具有一定的相位差，進而在斜楔形結構橢圓振動模態轉換器的末端復合形成橢圓軌跡振動。

金剛石筆通過焊接或通過一個聯接螺釘聯接設置在橢圓振動模態轉換器的前端；當超聲振動能量從超聲振動換能器傳遞到橢圓振動模態轉換器末端后，轉換為具有一定相位差的縱向振動和彎曲振動復合的縱彎復合超聲橢圓振動，即轉換為橢圓振動模態轉換器末端的縱彎復合超聲橢圓振動，并驅動金剛石筆和橢圓振動模態轉換器末端一起做超聲橢圓振動。